Условия эксплуатации материалов в агрессивных средах неизбежно заставляют пользователей задумываться о специальной защите целевых предметов и конструкций. Это могут быть строительные, производственные, а также бытовые технические и другие объекты, требующие обеспечения стойкости перед враждебными воздействиями. Одним из наиболее эффективных способов решения данной задачи является плакирование. Это один из способов наружного покрытия деталей и конструкций, который в наше время переживает новый виток развития.
Общие сведения о технологии
Основной целью плакирования является создание на поверхности заготовки покрытия, которое могло бы обеспечивать заданные проектом защитные функции. В числе последних можно назвать огнеупорность, биологическую стойкость, морозостойкость и т.д. В некоторых случаях добавляются и новые свойства наподобие изоляционных качеств или повышения электро- и теплопроводности. Что такое плакирование с точки зрения практической реализации?
Ремонт крыши гаража. Техника наплавки мягкой кровли.
Это процесс наращивания новых технологических и функциональных слоев на поверхности, который может выполняться разными способами. Речь может идти и о непосредственном покрытии или накладке, но принципиальные отличия имеет именно способ образования слоев. Классические подходы к плакированию предполагают термомеханическое формирование защитной оболочки, но сегодня с появлением новых материалов меняются и методы структурного устройства защитных покрытий.
Особенности плакирования
Образовать на поверхности условного изделия функциональное покрытие позволяет и обычная краска с тем или иным набором свойств. Плакирование же относится к способам внешней защиты, предполагающим вторжение в структуру целевой поверхности. Данный эффект слияния функционального слоя и основного материала как раз достигается термическим воздействием, которое может выражаться в разных формах. По этой причине плакирование поверхностей металла часто сопровождается температурно-временной сваркой с последующей деформацией заготовки.
Еще одной принципиально важной особенностью плакирования является его многослойность. Структура образуется не однородным пластом того или иного защитного материала, а несколькими разнородными пластами, которые имеют разное функциональное направление. Причем часть слоев может иметь общее функциональное назначение (огнеупорность, температурная стойкость, биозащищенность), а другая часть выполняет специальные задачи внутри структуры покрытия, например создает адгезивную основу для сцепки слоев плакирования.
Техника выполнения плакирования
Операция плакирования может выполняться как в отдельном формате, так и в рамках общего технологического процесса производства или обработки детали. В обоих случаях базовый метод реализации технологии предусматривает послойное нанесение сплавов на целевую поверхность. Применительно к металлам эта операция выполняется в ходе горячей прокатки, волочения или прессования. На этапах соединения пластов технология плакирования предусматривает выполнение термической деформации, при которой создаются условия для диффузии горячей заготовки.
Плакировка и гальванопокрытие монет — монеты России
Таким способом могут накладываться и сплавляться целые группы металлов, среди которых — сталь, медь, алюминий, коррозионно-стойкие сплавы и т. д. На современном этапе развития технологии также практикуется включение полимерных самостоятельных слоев и модификаторов, улучшающих отдельные свойства нанесенного покрытия.
Применение плакирующей ленты
В целях оптимизации технологического процесса плакирования была разработана концепция укладки готового многослойного покрытия. Его представляет биметаллическая лента, которая содержит в своей структуре несколько разнородных пластов, полученных в результате холодной прокатки. Основу данной заготовки составляют как черные металлы, так и композиционные материалы, в чистом виде применяющиеся машиностроительной, электротехнической, пищевой, химической и другими отраслями промышленности.
В качестве основы для ленты почти всегда используется низкоуглеродистая сталь, благодаря которой осуществляется основной процесс плакирования – это своего рода промежуточная связка, расплав которой соединяет заготовку и функциональное покрытие ленты. К слову, отличия многослойных лент такого типа не ограничиваются подходом к структурному устройству покрытия и охватывают спектр задач новых слоев. На плакирующей оболочке изначально могут размещаться рабочие узлы и детали наподобие токоподводящих контуров, наконечников, биметаллических контактов, ножей-разъединителей, электротехнических зажимов и т.д.
Лазерная техника плакирования
Перспективное направление технической реализации плакирования с принципами газовой сварки. В качестве термического источника применяется лазерный луч, обеспечивающий состояние расплава заготовки и активного материала. Сырьем для лазерного плакирования обычно выступает порошок, который можно сравнить с флюсом, применяемым в газовой сварке. Это основа расплава, образующая в результате лазерного воздействия тонкий функциональный слой. Что касается газовых смесей, то их подача играет вспомогательную роль для защиты рабочей зоны от негативного воздействия кислорода.
Плакирование порошков
Сыпучие смеси из хрома, вольфрама и никеля могут рассматриваться и в качестве самостоятельной основы для плакирования, необязательно связанной с технологией лазерного расплава. Комбинированные порошковые смеси, специально подобранные под определенный набор функций, наносятся на металл методом химического плакирования. Это транспортная реакция переноса частиц в ионном расплаве на щелочной основе.
Непосредственно процесс покрытия расплавленным порошком выполняется 30-40 мин при температурном режиме порядка 700°С. Сложность данной технологии в условиях производства заключается в необходимости подключения габаритного специализированного оборудования с тиглями и высокотемпературными печами.
Восстановление плакирующего слоя
Как и многие другие виды покрытий, плакирующая основа со временем разрушается, требуя восстановления или ремонта. Частичная коррекция многослойных покрытий выполняется посредством газотермического, электротермического или плазменного напыления. Основу для напыления может представлять тот же флюс из композитных материалов или металлических сплавов. Все большее распространение получают и средства жидкостно-восстановительного плакирования.
Это специальные составы, которые содержат ультрадисперсные или растворимые металлы, их соединения или сплавы. После нанесения под действием определенных температур или химических реакций происходит полимеризация раствора, и через несколько часов обновленное покрытие может вводиться в режим полноценной эксплуатации.
Заключение
Во многих сферах народного хозяйства, промышленности и строительства требуется особая модификация применяемых материалов, однако в силу экономических и организационных условий не все способы улучшения характеристик целевой заготовки могут быть использованы. Современные методы плакирования также остаются недоступными для многих потенциальных потребителей в силу высокой стоимости и технологической сложности их реализации.
С другой стороны, пример многослойной ленты показывает, что вполне возможно одновременное повышение эксплуатационных качеств покрытия и упрощение процесса его формирования на поверхности конечного изделия. Впрочем, подобные инновации пока встречаются только в отдельных отраслях, связанных с выпуском электротехнической продукции.
Источник: fb.ru
Плакирование металлов: технологии процесса
Применение материалов в агрессивных средах приводит к необходимости создания спецзащиты целевых конструкций и элементов. К этой категории относятся объекты, нуждающиеся в обеспечении стойкости перед разрушающим воздействием:
- Производственные.
- Строительные.
- Бытовые.
Эффективное решение проблемы – применение плакирования. Это способ, который предусматривает наружное покрытие деталей. При помощи технологии покрывают плиты, проволоку, трубную продукцию.
Что такое плакирование металлов
Особенность способа – на поверхность детали наносится другой металл. Основа метода – технология холодной сварки, когда детали соединяются за счет создания атомарных связей между их металлическими способностями. При этом материалы не проникают друг в друга. Зачастую при помощи способа возможно создание контактных, защитных, декоративных слоев в разных металлах:
- Нержавеющая сталь.
- Медь.
- Алюминий.
Для производства медного покрытия на кухонных принадлежностях из нержавейки, омедненных проводов, стальных и алюминиевых контактов, латунных и никелевых монет применяется эта технология.
Для чего и где применяется?
Такие металлы отличаются устойчивостью к образованию коррозии, это позволяет применять их в производстве деталей, которые соприкасаются с жидкостями. Благодаря технологии осуществляется обработка деталей, которые подвергаются повышенному механическому воздействию. В результате нанесения защитного покрытия происходит увеличение показателя износостойкости. При помощи технологии возможна защита механизмов с использованием дешевых материалов, что способствует экономии на приобретении цельных изделий из дорогих сплавов и металлов.
Такая обработка часто применяется в производстве ювелирных изделий, когда на изделия из серебра наносится золото. Метод используется для чеканки монет. Плакированные детали используются в процессе создания ядерных реакторов. Двухслойная сталь часто применяется в судостроении.
Методы плакирования
Есть много способов плакирования, они подбираются в зависимости от поставленной задачи:
- Наплавка. Отличие технологии заключается в том, что рабочий слой не разбавляется при помощи основного металла. Могут использовать разные методы соединения слоев, начиная ковкой и прокаткой, заканчивая взрывом. При плакировании применяется сварка давлением. При наплавке осуществляется разбавление защитного слоя и основы.
- Литье (комбинированное). В заготовку устанавливаются листы с перфорацией, которые предназначены для разделения. Далее в форму заливается сразу два металла. В процессе работ специалист должен держать контроль над равенством высот жидкого металла. Далее осуществляется прокатка биметаллического слитка.
- Пакетная прокатка. Металлические листы собираются и свариваются в пакет, состоящий из множества слоев. Сколько будет слоев, зависит от материала (их может быть от 2 до 4). Эта технология применяется чаще всего. Особенность — сборка листа и защитного материала в единый пакет, который обваривается герметичными швами, нагревается до температуры 1500К. Далее осуществляется прокатка с обжатием свыше 60%. В результате сваривается металл и плакирующий слой.
- Сварка взрывом. Технология используется при создании изделий со спецназначением или соединением пар материалов, не поддающихся плакированию другими методами. При помощи взрыва соединяются металлы, не растворяющиеся друг в друге. При высокой температуре образуется химическое соединение металлов.
Виды и особенности плакирования
Для образования на поверхности условных изделий функционального покрытия можно при помощи обычной краски, которая имеет определенный набор свойств. Плакирование – технология, предназначенная для внешней защиты, которая предполагает вторжение в структуру целевой поверхности. Для достижения эффекта слияния основного материала и функционального слоя применяется термическое воздействие, которое может выражаться по-разному. Из-за этого при плакировании часто применяется температурно-временная сварка с дальнейшей деформацией заготовки.
Еще одной особенностью технологии является многослойность. Образование структуры осуществляется не однородным пластом защитного материала, а разнородными пластами у которых различное функциональное направление. Некоторые слои могут обладать общим функциональным назначением, например огнестойкостью, температурной стойкостью, биозащищенностью, а другие – выполняют задачи внутри структуры покрытия. К таким задачам относятся к пример, создание адгезивной основы для сцепки слоев плакирования.
Если Вам требуется лазерная резка металла мы будем ждать заявок по данному вопросу.
Источник: mos-laser.ru
Процессы плакирования
Осуществляется в процессе горячей прокатки (например, плакирование листов и плит), прессования (плакирование труб), а также методом сварки взрывом.[1] Заключается в совместной горячей прокатке или волочении основного и защитного металлов. Сцепление между металлами осуществляется в результате диффузии под влиянием совместной деформации горячей заготовки. Защищаемый металл (сталь, сплавы титана) покрывают с одной или с обеих сторон медью, томпаком, коррозионно-стойкой сталью, алюминием.
Плакиро́ванную проволоку изготавливают волочением трубы, внутрь которой вставлен сердечник из другого металла.
Цель плакирования состоит в том, чтобы создать на поверхности детали слоя материала с особыми свойствами — высокой твёрдостью, коррозионной и/или износостойкостью и т. д., он применяется при изготовлении деталей/оборудования или при восстановлении их формы после изнашивания. При этом толщина плакирующего слоя может составлять от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.
Недостатками плакирования являются дороговизна метода и ускоренная коррозия в зоне сварных швов.
Виды плакирования
Плакирование может быть одно- и двусторонним.
Применение
Плакирование используется при изготовлении и ремонте элементов деталей, подверженных воздействию агрессивных сред (грязи, шлаков, пара) в целях экономии дорогостоящих материалов. Применяется для получения биметалла и триметалла, для создания антикоррозийного слоя алюминия на листах, плитах, трубах из алюминиевых сплавов, нанесения латунного покрытия на листы стали (вместо электролитического покрытия) и т. д. Также используется в ювелирном деле, например, накладка в виде золота накладывается на серебро (серебро с золотом). Плакирование широко применяется при изготовлении монет — например, монеты 1 и 5 копеек (сталь, плакированная мельхиором), 10 и 50 копеек (сталь, плакированная томпаком — с 2006 года), 1 и 2 рубля (сталь, плакированная никелем — с 2009 года), 5 рублей (медь, плакированная мельхиором — до 2009 года; сталь, плакированная никелем — с 2009 года) и 10 рублей (сталь, плакированная латунью — с 2009 года). [2] В корпусах ядерных реакторов используют плакирование нержавеющей аустенитной сталью внутренней поверхности корпуса, т.к. основной материал корпуса (перлитная высокотемпературная сталь) подвержен коррозии при высоких температурах.
Газотермическое напыление является более современной альтернативой плакированию, позволяющей преодолеть проблему сварных швов
Плакирование — это способ нанесения покрытий, в том числе защитных. Этот способ наиболее часто применяется при прокатке и волочении неостывших после изготовления стальных листов или труб. Технологически этот процесс похож на «втирание» одного металла в другой. В разогретом состоянии поверхность металла активна и имеет способность присоединять к своей структуре атомы других менее активных металлов.
Цель этого процесса – создание защитного слоя на поверхности обрабатываемого металла. Таким образом можно защищать металл от коррозии. При плакировании может быть использовано несколько металлов. Иногда на металлическую поверхность может быть нанесен с одной стороны слой меди, а с другой стороны – цинк, олово или алюминий.
Это необходимо для придания определенных свойств обрабатываемой поверхности. Например, с одной стороны поверхность должна быть износостойкой, а с другой cтороны коррозиестойкой, фрикционно способной или декоративной.
Толщина плакирующего слоя может быть от одного микрона до полутора миллиметров.
Плакирование, в отличие от горячего или термодиффузионного цинкования позволяет успешно наносить покрытия на сварные швы.
Наиболее сходной по физике воздействий к плакированию, является технология газотермического напыления.
Биметаллы: плакирование, напыление и наплавка.
Источник: studfile.net